# 叶片控制结构设计 · 传动计算书 V1（2026-10-12）

## 一、机构链（依原稿装配 + 图纸 TG-BD 系列）

**叶面角链（叶片整体绕竖轴转）**
42步进(0.4N·m/6400细分) → TB6600 → 蜗杆(1头) → 蜗轮 65齿 → 旋转座 + C型支架 + 叶片座 → 叶片整体

**叶轴角链（叶片绕自身展向轴翻转）**
42步进 → TB6600 → 蜗杆 → 蜗轮65齿（与内齿52齿同轴） → 丝杆齿轮20齿 → 双向丝杆(螺距2mm) → 丝杆螺母(轴向) → 连片 l=25 → 叶片杆 L=25 → 叶轴角 α

## 二、传动比与分辨率
| 项 | 值 |
|---|---|
| 叶面角 蜗杆:蜗轮 | 1 : 65 |
| 叶轴角 蜗杆:丝杆 | **1 : 25**（52/20=2.6 × 65/1） |
| 叶面角 每脉冲 | **0.000865°** |
| 叶轴角 每蜗杆圈螺母位移 | 80 µm（0.08 mm） |
| 叶轴角 每脉冲螺母位移 | 0.0125 µm（6400细分） |

⚠ 文档写"蜗杆:丝杆=1:20"，系把 65 齿当内齿用错；**图纸 TG-BD-15 为内齿轮 52 齿 → 实际 1:25**，需确认。

## 三、运动学（螺母位移 ↔ 叶轴角）
s(α) = L·sinα + √(l² − (D − L·cosα)²)，L=25，l=25，D=17

| α(°) | 0 | 3 | 6 | 9 | 12 | 15 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| s(mm) | 23.685 | 25.005 | 26.344 | 27.698 | 29.061 | 30.427 |

**0→15° 螺母行程 6.74 mm = 蜗杆 84.3 圈**

| 细分 | 脉冲数 | 10kHz | 20kHz |
|---|---|---|---|
| 6400 | 539 k | 53.9 s ❌ | 27.0 s ❌ |
| 1600 | 135 k | 13.5 s ❌ | 6.7 s ⚠ |
| 800 | 67 k | 6.7 s ⚠ | **3.4 s** |

## 四、扭矩校核
| 风速 | 风载 | 气动俯仰力矩 | 叶面角可给 13 N·m | 结论 |
|---|---|---|---|---|
| 20 m/s | 161 N | 4.4 N·m | 安全系数 **2.98** | ✅ |
| 30 m/s | 363 N | 9.8 N·m | 安全系数 **1.32** | ⚠ 偏紧 |

- 叶轴角连杆推力：20 m/s 需 175 N；30 m/s 需 393 N（连杆欧拉临界 36.7 kN）✅
- 蜗杆 1 头 + 65 齿 → **自锁**，断电不自转 ✅

## 五、问题清单与修正建议
| # | 问题 | 建议 |
|---|---|---|
| 1 | 叶轴角 0→15° 需 27–54 s，无法实时 | 细分 **6400→800**；脉冲频率提到 **35 kHz** → **≤2 s**；或螺距 2→4 mm |
| 2 | 30 m/s 时叶面角安全系数仅 1.32 | 改 **57 步进（1.2 N·m）** 或 蜗轮 80 齿 |
| 3 | 文档与图纸齿数矛盾（20:1 vs 52齿） | 以图纸 52 齿、**1:25** 为准 |
| 4 | 6400 细分对叶轴角过剩（分辨率 0.0125 µm/脉冲） | 降到 800–1600，同时提升响应 |
| 5 | 叶面角与叶轴角同速（6400）不成比例 | 两轴独立设定细分与加速度 |

## 六、控制映射（供程序用）
- 叶面角：θ = N × 360 / (65 × 细分)   （90° 用 6400 细分 = 104 000 脉冲）
- 叶轴角：先 N → s = (N/细分) × 0.08 mm，再按第三节表反算 α（建议程序内置分段表 + 线性插值）